Industrirobot. Roboter i produksjon. Automater-roboter

2024 Forfatter: Howard Calhoun | [email protected]. Sist endret: 2023-12-17 10:37

Disse enhetene er spesielt etterspurt i den nasjonale økonomien i dag. En industrirobot, som i liten grad minner om sin prototype i boken Rise of the Robots av K. Chapek, gir ikke næring til revolusjonerende ideer i det hele tatt. Tvert imot utfører han samvittighetsfullt, og med stor nøyaktighet, både hovedproduksjonsprosessene (montering, sveising, maling) og hjelpeprosesser (lasting og lossing, fiksering av produktet under produksjon, flytting).

Bruk av slike "smarte" maskiner bidrar til effektiv løsning av tre store produksjonsproblemer:

• forbedring av arbeidsproduktivitet;
• forbedre folks arbeidsforhold;
• optimaliser bruken av menneskelige ressurser.

Industriroboter er ideen om storskala produksjon

Roboter i produksjon spredte seg massivt på slutten av 1900-tallet på grunn av en betydelig økning i industriell produksjon. Store serier av produkter har ført til behovet for intensiteten og kvaliteten på slikt arbeid, hvis ytelse overstiger objektive menneskelige evner. I stedet for å ansette mange tusen dyktige arbeidere, opererer moderne teknologiske fabrikkertallrike høyytelses automatiske linjer som opererer i periodiske eller kontinuerlige sykluser.

Lederne i utviklingen av slike teknologier, som erklærer utbredt bruk av industriroboter, er Japan, USA, Tyskland, Sverige og Sveits. Moderne industriroboter produsert i de ovennevnte landene er delt inn i to store grupper. Typen deres bestemmes ved å tilhøre to fundament alt forskjellige forv altningsmetoder:

• automatiske manipulatorer;
• enheter fjernstyrt av et menneske.

Hva brukes de til?

Behovet for deres skapelse begynte å bli diskutert på begynnelsen av 1900-tallet. På det tidspunktet var det imidlertid ikke noe elementgrunnlag for gjennomføringen av planen. I dag, etter tidens dikt, brukes robotmaskiner i de fleste av de mest teknologisk avanserte industrien.

Dessverre er omutstyret av hele bransjer med slike "smarte" maskiner hemmet av manglende investeringer. Selv om fordelene ved å bruke dem klart overstiger de opprinnelige pengekostnadene, fordi de lar oss snakke ikke bare og ikke så mye om automatisering, men om dyptgripende endringer i produksjons- og arbeidssfæren.

Bruken av industriroboter har gjort det mulig å mer effektivt utføre arbeid som overgår menneskelig styrke når det gjelder arbeidsintensitet og nøyaktighet: lasting/lossing, stabling, sortering, orientering av deler; flytte emner fra en robot til en annen, og ferdige produkter til et lager; punktsveising og sømsveising; montering av mekaniske og elektroniske deler; kabellegging; kuttingemner langs en kompleks kontur.

Manipulator som del av en industrirobot

Funksjonelt består en slik "smart" maskin av en omprogrammerbar ACS (automatisk kontrollsystem) og en fungerende kropp (reisesystem og en mekanisk manipulator). Hvis ACS vanligvis er ganske kompakt, visuelt skjult og ikke umiddelbart fanger øyet, har arbeidskroppen et så karakteristisk utseende at en industrirobot ofte kalles som følger: "robot-manipulator".

Per definisjon er en manipulator en enhet som flytter arbeidsflater og arbeidsobjekter i rommet. Disse enhetene består av to typer lenker. Den første gir en progressiv bevegelse. Den andre er vinkelforskyvning. Slike standardlenker bruker enten pneumatisk eller hydraulisk (kraftigere) drivkraft for bevegelsen.

Manipulatoren, skapt i analogi med den menneskelige hånden, er utstyrt med en teknologisk gripeanordning for arbeid med deler. I forskjellige enheter av denne typen ble det direkte grepet oftest utført av mekaniske fingre. Ved arbeid med flate overflater ble gjenstander fanget opp ved hjelp av mekaniske sugekopper.

Hvis manipulatoren måtte arbeide samtidig med mange lignende arbeidsstykker, ble fangsten utført takket være et spesielt omfattende design.

I stedet for en griper er en manipulator ofte utstyrt med mobilt sveiseutstyr, en spesiell teknologisk sprøytepistol, eller rett og slettskrutrekker.

Hvordan roboten beveger seg

Automata-roboter tilpasser seg vanligvis til to typer bevegelser i rommet (selv om noen av dem kan kalles stasjonære). Det avhenger av betingelsene for en bestemt produksjon. Hvis det er nødvendig å sikre bevegelse på en jevn overflate, implementeres den ved hjelp av en retningsbestemt monorail. Dersom det er påkrevd å arbeide på ulike nivåer, benyttes "walking"-systemer med pneumatiske sugekopper. En robot i bevegelse er perfekt orientert både i romlige og vinkelmessige koordinater. Moderne posisjoneringsenheter for slike enheter er enhetlige, de består av teknologiske blokker og tillater høypresisjonsbevegelse av arbeidsstykker som veier fra 250 til 4000 kg.

Design

Bruken av de aktuelle automatiserte maskinene nettopp i flerfaglige bransjer førte til en viss forening av hovedblokkene deres. Moderne industrielle robotmanipulatorer har i sin design:

• rammen som brukes til å feste delgripeanordningen (grabben) - en slags "hånd" som faktisk utfører behandlingen;
• grip med en guide (sistnevnte bestemmer posisjonen til "hånden" i rommet);
• støtte enheter som driver, konverterer og overfører energi i form av dreiemoment på aksen (takket være dem får industriroboten potensialet for bevegelse);
• overvåkings- og styringssystem for implementering av programmene som er tildelt det; aksept av nye programmer; analyse av informasjon som kommer fra sensorer, og følgelig,overføre den til utstyrsenheter;
• posisjoneringssystem for den arbeidende delen, måling av posisjoner og bevegelser langs manipulasjonsaksene.

The dawn of industrial robots

La oss gå tilbake til nær fortid og huske hvordan historien om etableringen av industrielle automatiske maskiner begynte. De første robotene dukket opp i USA i 1962, og de ble produsert av Union Incorporated og Versatran. Selv om de, for å være presis, likevel ga ut industriroboten Unimate, skapt av den amerikanske ingeniøren D. Devol, som patenterte sine egne selvgående våpen programmert ved hjelp av hullkort. Det var et åpenbart teknisk gjennombrudd: "smarte" maskiner husket koordinatene til veipunktene på ruten og utførte arbeidet i henhold til programmet.

Unimates første industrirobot var utstyrt med en pneumatisk aktivert to-finger griper og en fem frihetsgrader hydraulisk aktivert arm. Dens egenskaper gjorde det mulig å flytte en 12 kg del med en nøyaktighet på 1,25 mm.

En annen Versatran-robotarm, laget av selskapet med samme navn, lastet og losset 1200 murstein i timen inn i en ovn. Han erstattet med hell arbeidet til mennesker i et miljø som var skadelig for helsen deres med høy temperatur. Ideen om opprettelsen viste seg å være veldig vellykket, og designet er så pålitelig at noen maskiner av dette merket fortsetter å fungere i vår tid. Og dette til tross for at ressursen deres oversteg hundretusenvis av timer.

Merk at den første generasjonen industriroboter ii verdi antok den 75 % mekanikk og 25 % elektronikk. Etterjusteringen av slike enheter krevde tid og forårsaket driftsstans. For å gjenbruke dem til å utføre nytt arbeid, ble kontrollprogrammet byttet ut.

Andre generasjons robotmaskiner

Det ble snart klart: til tross for alle fordelene, viste maskinene til den første generasjonen seg å være ufullkomne … Den andre generasjonen antok mer subtil kontroll over industriroboter - adaptive. De aller første enhetene krevde å bestille miljøet de arbeidet i. Sistnevnte forhold innebar ofte høye merkostnader. Dette begynte å bli kritisk for utviklingen av masseproduksjon.

Det nye fremskrittsstadiet var preget av utviklingen av mange sensorer. Med deres hjelp fikk roboten en egenskap som kalles "følelse". Han begynte å motta informasjon om det ytre miljøet og, i samsvar med det, velge den beste handlingen. For eksempel tilegnet han seg ferdigheter som lar ham ta en del og omgå en hindring med den. Denne handlingen skjer på grunn av mikroprosessorbehandlingen av den mottatte informasjonen, som videre, lagt inn i variablene til kontrollprogrammene, faktisk styres av robotene.

Typer grunnleggende produksjonsoperasjoner (sveising, maling, montering, ulike typer maskinering) er også gjenstand for tilpasning. Det vil si at når du utfører hver av dem, initieres multivarians for å forbedre kvaliteten på alle slags arbeid ovenfor.

Industrielle manipulatorer styres hovedsakelig av programvare. Kontroll maskinvarefunksjoner er industrielle minidatamaskiner PC/104 eller MicroPC. Merk at adaptiv kontroll er basert på multivariant programvare. Dessuten er beslutningen om valg av type programoperasjon tatt av roboten basert på informasjon om miljøet beskrevet av detektorene.

Et karakteristisk trekk ved funksjonen til andregenerasjonsroboten er den foreløpige tilstedeværelsen av etablerte driftsmoduser, som hver aktiveres ved visse indikatorer hentet fra det ytre miljøet.

Tredje generasjon roboter

Automatiske roboter av tredje generasjon er i stand til uavhengig å generere et handlingsprogram, avhengig av oppgaven og omstendighetene i det ytre miljøet. De har ikke "jukseark", det vil si m alte teknologiske handlinger for visse varianter av det ytre miljøet. De har evnen til selvstendig optim alt å bygge algoritmen for arbeidet sitt, samt raskt implementere det i praksis. Kostnaden for elektronikken til en slik industrirobot er ti ganger høyere enn dens mekaniske del.

Den nyeste roboten, som fanger en del takket være sensorer, «vet» hvor godt den gjorde det. I tillegg reguleres selve gripekraften (force feedback) avhengig av skjørheten til delmaterialet. Kanskje det er derfor enheten til den nye generasjonen industriroboter kalles intelligent.

Som du forstår, er "hjernen" til en slik enhet kontrollsystemet. Den mest lovende er reguleringen utført i henhold til metodene for kunstigintelligens.

Intelligens til disse maskinene er gitt av applikasjonspakker, programmerbare logiske kontrollere, modelleringsverktøy. I produksjon er industriroboter koblet sammen, og gir det riktige nivået av interaksjon mellom menneske-maskin-systemet. Det er også utviklet verktøy for å forutsi funksjonen til slike enheter i fremtiden takket være den implementerte programvaresimuleringen, som lar deg velge de beste alternativene for handling og nettverkstilkoblingskonfigurasjoner.

Verdens ledende robotbedrifter

I dag leveres bruken av industriroboter av ledende selskaper, inkludert japanske (Fanuc, Kawasaki, Motoman, OTC Daihen, Panasonic), amerikanske (KC Robots, Triton Manufacturing, Kaman Corporation), tysk (Kuka).

Hva er disse firmaene kjent for i verden? Fanucs eiendeler inkluderer den raskeste deltaroboten M-1iA til dags dato (slike maskiner brukes vanligvis til pakking), den sterkeste av serierobotene – M-2000iA, ArcMate-sveiseroboter anerkjent over hele verden.

Industriroboter produsert av Kuka er ikke mindre etterspurt. Disse maskinene utfører prosessering, sveising, montering, pakking, palletering, lasting med tysk presisjon.

Imponerende er også produktutvalget til det japansk-amerikanske selskapet Motoman (Yaskawa), som opererer på det amerikanske markedet: 175 modeller av industriroboter, samt mer enn 40 integrerte løsninger. Industrielle roboter som brukes i produksjon i USA er for det meste laget av denne bransjeledendeselskap.

De fleste av de andre firmaene vi representerer fyller sin nisje ved å produsere et smalere utvalg av spesialiserte instrumenter. For eksempel produserer Daihen og Panasonic sveiseroboter.

Metoder for å organisere automatisert produksjon

Hvis vi snakker om organisering av automatisert produksjon, så ble først et rigid lineært prinsipp implementert. Men ved en tilstrekkelig høy hastighet i produksjonssyklusen har den en betydelig ulempe - nedetid på grunn av feil. Som et alternativ ble rotasjonsteknologi oppfunnet. Med en slik organisering av produksjonen beveger både arbeidsstykket og selve den automatiserte linjen (roboter) seg i en sirkel. Maskiner i dette tilfellet kan duplisere funksjoner, og feil er praktisk t alt utelukket. Men i dette tilfellet går hastigheten tapt. Den ideelle prosessorganisasjonen er en hybrid av de to ovennevnte. Det kalles roterende transportbånd.

Industrirobot som et element i fleksibel automatisk produksjon

Moderne "smarte" enheter rekonfigureres raskt, høyproduktive og utfører selvstendig arbeid ved å bruke utstyret, bearbeidingsmaterialene og arbeidsstykkene. Avhengig av bruksspesifikasjonene kan de fungere både innenfor rammen av ett program, og ved å variere arbeidet, det vil si å velge det riktige fra et fast antall leverte programmer.

Industriell robot er en bestanddel av fleksibel automatisert produksjon (generelt akseptert forkortelse - GAP). Sisteinkluderer også:

• datastyrt designsystem;
• kompleks med automatisert kontroll av teknologisk produksjonsutstyr;
• industrirobotarmer;
• Automatisk produksjonstransport;
• lasting/lossing og plassering av enheter;
• produksjonsprosesskontrollsystemer;
• automatisk produksjonskontroll.

Mer om praksisen med å bruke roboter

Ekte industrielle applikasjoner er moderne roboter. Typene deres er forskjellige, og de gir høy produktivitet på strategisk viktige industriområder. Spesielt den moderne tyske økonomien skylder mye av sitt voksende potensial til deres anvendelse. I hvilke bransjer jobber disse "jernarbeiderne"? I metallbearbeiding fungerer de i nesten alle prosesser: støping, sveising, smiing, og gir det høyeste nivået av arbeidskvalitet.

Som en industri med ekstreme forhold for menneskelig arbeidskraft (som betyr høye temperaturer og forurensning), er støping i stor grad robotisert. Maskiner fra Kuka monteres selv i støperier.

Matindustrien fikk også utstyr til produksjonsformål fra Kuka. "Matroboter" (bilder presenteres i artikkelen) erstatter for det meste mennesker i områder med spesielle forhold. Distribuert i produksjon av maskiner som gir et mikroklima i oppvarmede rom medtemperatur ikke over 30 grader Celsius. Rustfrie stålroboter behandler kjøtt mesterlig, deltar i produksjonen av meieriprodukter, og selvfølgelig stabler og pakker produktene på en optimal måte.

Det er vanskelig å overvurdere bidraget fra slike enheter til bilindustrien. Ifølge eksperter er de kraftigste og mest produktive maskinene i dag nettopp "Cook"-roboter. Bilder av slike enheter som utfører hele spekteret av automonteringsoperasjoner er imponerende. Samtidig er det virkelig på tide å snakke om automatisert produksjon.

Bearbeiding av plast, produksjon av plast, produksjon av de mest komplekse delene fra ulike materialer leveres av roboter i produksjon i et forurenset miljø som er virkelig skadelig for menneskers helse.

Et annet viktig bruksområde for "Cook"-tilslag er trebearbeiding. Dessuten gir de beskrevne enhetene både oppfyllelse av individuelle bestillinger og etablering av storskala masseproduksjon i alle ledd - fra primærbearbeiding og saging til fresing, boring, sliping.

Priser

For tiden er roboter produsert av Kuka og Fanuc etterspurt i det russiske og CIS-markedet. Prisene deres varierer fra 25 000 til 800 000 rubler. En så imponerende forskjell forklares av eksistensen av forskjellige modeller: standard lav kapasitet (5-15 kg), spesiell (løser spesielle oppgaver), spesialisert (arbeid i et ikke-standard miljø), stor kapasitet (opptil 4000 tonn).).

Konklusjoner

Det må erkjennes at potensialet til industriroboter fortsatt ikke er fullt utnyttet. Samtidig, takket være innsatsen fra spesialister, gjør moderne teknologier det mulig å implementere stadig mer vågale ideer.

Behovet for å øke produktiviteten til verdensøkonomien og maksimere andelen intellektuell menneskelig arbeidskraft tjener som kraftige insentiver for utviklingen av flere og flere nye typer og modifikasjoner av industriroboter.